2024届一轮复习人教版 第四章 第四节 碳硅及无机非金属材料 课件（34张）

第四节碳硅及无机非金属材料[目标导航]课标要求核心素养1.能知道传统的无机非金属材料陶瓷、玻璃、水泥的制备原料、成分及其主要应用。2.能结合具体实例了解新型无机非金属材料的结构特点、性能及其主要应用。3.能了解制备高纯度硅的化学原理。4.能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用需求选择适当的材料、解释使用注意事项，并能科学合理使用。1.宏观辨识与微观探析：通过对碳、硅结构的分析，体会运用原子结构微观解释化学现象、揭示现象的本质和规律的思维方法。2.科学态度与社会责任：通过学习硅元素单质及其化合物之间相互转化的现象和本质，解决实际问题，为人类生活提供服务，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于二氧化硅。()(2)水泥具有水硬性。()(3)制普通玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英。()(4)Si和SiO2

都可用于制造光导纤维。())(5)非金属性：C＞Si，则热稳定性：CH4＞SiH4。((6)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。((7)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱，不溶于任何酸。())答案：(1)×错因：唐三彩、秦兵马俑制品属于硅酸盐产品。(2)√(4)×(5)√(6)×(7)×(3)√错因：光导纤维的主要成分是SiO2。错因：常温下，硅可以与氢氟酸反应生成SiF4

和H2。错因：SiO2

可溶于氢氟酸。2.下列叙述正确的是()A.硅酸钠是硅酸盐，但不能溶于水B.电影银幕用水玻璃浸泡，主要是为了防腐C.建筑工业常用水玻璃作黏合剂D.用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火答案：C3.碳纳米管是继足球烯(C60)以后发现的又一种碳单质，以下有)关碳纳米管与足球烯(C60)的说法错误的是( A.它们的物理性质有较大差异

B.在常温下它们的化学性质都稳定

C.它们是不同的碳单质

D.它们分别完全燃烧后生成物不同

答案：D材料普通硅酸盐水泥普通玻璃陶瓷生产原料______、黏土_____、石灰石、______________主要成分—Na2SiO3、CaSiO3

和SiO2—考点一硅酸盐材料1.常见硅酸盐材料比较石灰石纯碱石英砂黏土

2.玻璃生产中的两个重要反应：

______________________________________________；__________________________________。

Na2SiO3

的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂。Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑3.硅酸盐的结构高高

在硅酸盐中，Si

和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示： 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度______、熔点______、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。考点二新型无机非金属材料1.硅和二氧化硅ⅣA硅酸盐氧化物

(1)硅的位置及存在 硅位于元素周期表第三周期、第____族，处于金属与非金属过渡位置，是应用最为广泛的半导体材料。硅在自然界中主要以_________和__________(如水晶、玛瑙)的形式存在。自然界中不存在硅单质。(2)硅的性质和用途Si＋O2SiO2Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑(3)二氧化硅的性质和用途SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OSiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O材料类别主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温，强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性二氧化锡陶瓷集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉2.其他新型无机非金属材料新型材料结构特点主要性能主要应用富勒烯碳原子构成的一系列笼形分子—工业材料，应用于电化学，催化剂，化妆品，抗癌药物等碳纳米管石墨片层卷成的直径纳米级的管状物比表面积大，具有高的强度和优良的电学性能生产复合材料、电池和传感器等3.碳纳米材料新型材料结构特点主要性能主要应用石墨烯只有一个碳原子直径 厚度的单层石墨电阻率低、热导率高、具有很高的强度应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面（续表）

考向1碳及其化合物的性质与应用

1.(2020年江苏卷)实验室以CaCO3

为原料，制备CO2

并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是()A.制备CO2B.收集CO2C.滤去CaCO3D.制得CaCl2·6H2O

解析：HCl

与CaCO3

反应可生成CO2，A正确；CO2

的密度比空气的大，故从长管进气收集CO2，B正确；CaCO3

为难溶物，通过过滤法除去，C正确；CaCl2·6H2O在蒸发时易失去结晶水，应采取冷却结晶的方法，D错误。

答案：D

(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是____________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有CO2。装置B的主要作用是_____________________________________________________。

(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。GHI

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、____________________。装置H反应管中盛有的物质是CuO。 ②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是____________________________________________________。

解析：(1)乙二酸的分解产物中含有二氧化碳，装置C中产生气泡，澄清石灰水变浑浊；由于草酸易升华，在澄清石灰水中会生成白色沉淀草酸钙，故在检验CO2

之前必须将草酸蒸气除去，以免对二氧化碳的检验产生干扰，而装置B中的冰水冷凝即可除去草酸蒸气。(2)①检验CO可用灼热的氧化铜，由于草酸分解会生成二氧化碳，所以在CO还原氧化铜之前必须预先将草酸分解生成的二氧化碳除去。因此装置的连接顺序是：首先使B中逸出的气体通过浓氢氧化钠溶液将二氧化碳除去，并用澄清石灰水检验二氧化碳是否除尽；然后将气体进行干燥以免玻璃管H炸裂，再通入玻璃管H使CO还原氧化铜。检验生成的二氧化碳仍需使用澄清石灰水。最后，用排水法收集未反应完的CO，以免污染空气，故装置的连接顺序是F、D、G、H、D、I。②若分解产物中含有CO，则玻璃管中黑色的氧化铜变为红色，其后的澄清石灰水会变浑浊。答案：(1)有气泡冒出，澄清石灰水变浑浊冷凝水蒸气、草酸等，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2

的检验

(2)①FDGHDI②装置H中黑色粉末变为红色，其后的装置D中澄清石灰水变浑浊考向2硅及其化合物的性质与应用3.(2020年浙江7月选考)Ca3SiO5

是硅酸盐水泥的重要成分之)一，其相关性质的说法不正确的是( A.可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O B.具有吸水性，需要密封保存

C.能与SO2反应生成新盐

D.与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2

解析：Ca3SiO5

可以写成CaSiO3·2CaO，可与NH4Cl反应生成CaCl2、NH3

和H2O，A正确；水泥由黏土和石灰石经高温烧制而成，具有吸水性，为防止吸水变硬，要将水泥密封保存，B正确；H2SO3

的酸性比H2SiO3

强，Ca3SiO5

与SO2

发生反应：Ca3SiO5＋3SO2

＋H2O===3CaSO3

＋H2SiO3

，C正确；Ca3SiO5

与盐酸反应：Ca3SiO5＋6HCl===3CaCl2＋H2SiO3↓＋2H2O，固体为H2SiO3，D错误。答案：D

4.(2021年北京石景山区一模)“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下：下列说法不正确的是()A.反应①中氧化剂和还原剂之比为1∶2B.流程中HCl

和H2

可以循环利用C.反应①②③均为置换反应D.由②③反应推测，③为放热反应③SiHCl3(s)＋H2(g)=======Si(s)＋3HCl(g)

解析：反应①中SiO2

与焦炭生成Si

和CO，SiO2

是氧化剂，C是还原剂，据得失电子守恒推知，其物质的量之比为1∶2，A正确；②中消耗HCl

生成H2，③中消耗H2

生成HCl，故流程中HCl

和H2

可以循环利用，B正确；反应①②③都是“单质＋化合物―→新单质＋新化合物”，故属于置换反应，C正确；反应1100℃ΔS＞0，由②③可得反应③在高温下进行，由ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知，应为吸热反应，D错误。

答案：D1.下列说法不正确的是()2－解析：Na2SiO3是可溶性盐，可以拆成离子形式，SiO3＋2H+===H2SiO3↓，C错误。答案：C2.(2022年浙江6月选考)下列说法不正确的是()

A.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维

B.高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明

C.氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料

D.用石灰石-石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏

解析：晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制造晶体管、集成电路等，而二氧化硅常用于制造光导纤维，A错误；钠的焰色为黄色，可用作透雾能力强的高压钠灯，B正确；耐高温材料应具有高熔点的性质，氧化铝熔点高，可用作耐高温材料，C正确；石灰石的主要成分为碳酸钙，

答案：A

3.(2019年全国Ⅰ卷)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(

)A.“雨过天晴云破处”所描述的